TWI731752B - 摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法 - Google Patents
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Abstract
一種摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法包含以下步驟：使鉬鈉靶材及碳源進行磁控濺鍍處理，而在一基板上形成一層摻雜鉬鈉的類鑽碳膜。本發明是一種新的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法，且能夠用以製備硬度及彈性模數皆符合預定要求表現的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜。
Description
本發明是有關於一種類鑽碳膜的製備方法，特別是指一種摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法。
類鑽碳(diamond-like carbon，簡稱DLC)膜因具有優異的耐磨耗性、化學鈍性及熱傳導性等特性，而被廣泛應用於例如汽車工業、半導體工業、鍍膜工業或刀具工業等領域中。因此，如何開發類鑽碳膜的各式製造過程，是學界積極研究的領域之一。
因此，本發明的目的，即在提供一種摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法。
於是，本發明摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法包含以下步驟：使鉬鈉靶材及碳源進行磁控濺鍍處理，而在一基板上形成一層摻雜鉬鈉的類鑽碳膜。
本發明的功效在於：提供一種新的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法，用以製備硬度及彈性模數皆符合預定要求表現的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜。
本發明摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法包含以下步驟：使鉬鈉靶材及碳源進行磁控濺鍍處理，而在一基板上形成一層摻雜鉬鈉的類鑽碳膜。
以下將就本發明進行詳細說明。
該碳源例如氣體碳源或固體碳源等。該氣體碳源例如但不限於甲烷、乙炔、苯，或甲苯等。該固體碳源例如石墨靶材。在本發明的一些實施態樣中，該碳源為甲烷。
該基板例如不鏽鋼板或玻璃板。
該磁控濺鍍處理是在包含能被電漿激發的惰性氣體的環境中進行。該能被電漿激發的惰性氣體例如氬氣或氮氣等。在本發明的一些實施態樣中，該能被電漿激發的惰性氣體為氬氣。
在本發明的一些實施態樣中，以該氣體碳源與該能被電漿激發的惰性氣體的流量總和為100sccm%計，該氣體碳源的流量範圍為10sccm%至40sccm%。
為更有利於摻雜鉬鈉的類鑽碳膜設置在該基板上，較佳地，本發明摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法還包含在該基板與該摻雜鉬鈉的類鑽碳膜間形成一層鉬鈉緩衝層。該鉬鈉緩衝層的晶格常數在該基板的晶格常數與該摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的晶格常數間，致使該鉬鈉緩衝層能夠於該基板的表面生長出來，而該摻雜鉬鈉的類鑽碳膜能夠於該鉬鈉緩衝層的表面生長出來，以至於透過該鉬鈉緩衝層，該摻雜鉬鈉的類鑽碳膜能夠附著於該基板上。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
實施例1
利用噴砂機對厚度為2英吋的不鏽鋼板的表面進行噴砂處理，形成經處理的不鏽鋼板。將該經處理的不鏽鋼板及鉬鈉靶材[購自攀時(plansee)股份有限公司；直徑為2英吋；在該鉬鈉靶材中，鉬鈉總量為1.5wt%]設置於一台直流磁控濺鍍設備的容置腔體內。加熱該經處理的不銹鋼板，使該經處理的不銹鋼板的溫度控制在300℃。利用一台幫浦，將該容置腔體內的壓力控制在1×10
-6torr，接著，將氬氣及甲烷通入該容置腔體內，且將該氬氣及該甲烷的流量分別控制在11.67(35/3)sccm及5sccm，以及將該容置腔體內的壓力控制在1×10
-6torr。然後，進行直流磁控濺鍍處理，該鉬鈉靶材的功率控制在100W，及濺鍍時間為30分鐘，而在該經處理的不鏽鋼板的表面上形成一層摻雜鉬鈉的類鑽碳膜。
實施例2
利用噴砂機對厚度為2英吋的不鏽鋼板的表面進行噴砂處理，形成經處理的不鏽鋼板。將該經處理的不鏽鋼板及鉬鈉靶材[購自攀時(plansee)股份有限公司；直徑為2英吋；在該鉬鈉靶材中，鉬鈉總量為1.5wt%]設置於一台直流磁控濺鍍設備的容置腔體內。加熱該經處理的不鏽鋼板，使該經處理的不鏽鋼板的溫度控制在300℃。將該容置腔體內的壓力控制在1×10
-6torr，接著，將氬氣通入該容置腔體內，及將該容置腔體內的壓力控制在1×10
-6torr。然後，進行第一直流磁控濺鍍處理，該鉬鈉靶材的功率控制在100W，及濺鍍時間為30分鐘，而在該經處理的不鏽鋼板的表面上形成一層鉬鈉緩衝層。接著，持續通入氬氣，並將甲烷通入該容置腔體內，且將該氬氣及該甲烷的流量分別控制在20sccm及5sccm，以及將該容置腔體內的壓力控制在1×10
-6torr。然後，進行直流磁控濺鍍處理，該鉬鈉靶材的功率控制在100W，且濺鍍時間為30分鐘，而在該鉬鈉緩衝層的表面上形成一層摻雜鉬鈉的類鑽碳膜。
實施例3至5
該實施例3至5是以與該實施例1相同步驟進行，不同主要在於：該氬氣及該甲烷的流量，參閱表1。
實施例6至8
該實施例6至8是以與該實施例2相同步驟進行，不同主要在於：該氬氣及該甲烷的流量，參閱表1。
評價項目
結構分析量測：利用拉曼光譜分析儀對實施例2的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜進行量測。該拉曼光譜分析儀的光源為532mm的雷射光，且量測條件為掃描範圍設定在1000～2000cm
-1、顯微鏡倍數設定在10倍且積分時間設定在60秒。
硬度及彈性模數的量測：利用奈米壓痕分析儀對實施例1至2的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜進行量測。藉由鑽石探頭以85mN的力道下壓並經由該奈米壓痕分析儀計算出硬度與彈性模數(elastic modulus)。
表1
| 「--」：未量測 | 實施例 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||
| 直流磁控濺鍍處理 | 環境的壓力 (10 -6torr) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 氬氣的流量 (sccm) | 35/3 | 35/3 | 20 | 45 | 7.5 | 20 | 45 | 7.5 | |
| 甲烷的流量 (sccm) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 甲烷的比例(sccm%) | 30 | 30 | 20 | 10 | 40 | 20 | 10 | 40 | |
| 鉬鈉靶材的功率(W) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 濺鍍時間 (分鐘) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
| 評價項目 | D band (cm -1) | -- | 1352 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| G band (cm -1) | -- | 1562 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | |
| I D/I G | -- | 2.674 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | |
| 硬度(GPa) | 1.49 | 9.96 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | |
| 彈性模數(GPa) | 100.3 | 91.23 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
由表1的實施例1及2可知，本發明提供一種新的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法，且透過採用鉬鈉靶材及採用磁控濺鍍方式，用以製備硬度及彈性模數皆符合預定要求表現的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
Claims (5)
- 一種摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法，包含以下步驟：使鉬鈉靶材及氣體碳源進行磁控濺鍍處理，而在一基板上形成一層摻雜鉬鈉的類鑽碳膜，其中，該磁控濺鍍處理是在包含能被電漿激發的惰性氣體的環境中進行，且該氣體碳源選自於甲烷、乙炔、苯，或甲苯。
- 如請求項1所述的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法，其中，該能被電漿激發的惰性氣體選自於氬氣或氮氣。
- 如請求項1所述的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法，其中，以該氣體碳源與該能被電漿激發的惰性氣體的流量總和為100sccm%計，該氣體碳源的流量範圍為10sccm%至40sccm%。
- 如請求項1所述的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法，還包含在該基板與該摻雜鉬鈉的類鑽碳膜間形成一層鉬鈉緩衝層。
- 如請求項4所述的摻雜鉬鈉的類鑽碳膜的製備方法，其中，是進行磁控濺鍍處理來形成該鉬鈉緩衝層。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103572229A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-02-12 | 研创应用材料（赣州）有限公司 | 一种真空卷对卷镀膜用可挠性基材及薄膜的制备方法 |
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